制氢装置成本构成与分析.pdf

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1、制氢装置成本构成与分析杨宏喜苗小帅杨国长(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司加氢车间，河南洛阳471012)摘要：制氢装置成本构成中，原料消耗占总成本的81．4％，燃料消耗占8．9％，两者合计占约91)％，因此降低制氢成本主要从降低原料和燃料消耗两方面入手本文通过选用合适的原料．优化转化炉、中温变换反应器以及PSA的操作条件以降低原料和燃料的消耗、关键词：氢气；成本；产氢率；中温变换；PSA中国石油化工股份有限公司洛阳分公司4x104Nm3／h制氢装置主要为蜡油加氢、柴油加氢和S-ZorB等装置提供纯度为99．9％的氢气。在蜡油加氢装置中，氢气在加工成本中占得比例约为6

2、0％，因此为加氢装置提供廉价的氢气对降低加氢装置的成本以及提高制氢装置的运行效率具有重要的意义。洛阳分公司制氢装置目前以蜡油加氢干气、催柴加氢干气、直柴加氢干气以及重整干气为原料通过烃类蒸汽转化、中温变化和PSA产生氢气。本文通过分析制氢装置的成本构成，以期对降低制氢装置的成本提供指导。1制氢装置的成本构成一般的生产装置，其生产成本组成一般包括原料、燃料气、电、蒸汽、水、氮气、风、人工、设备折旧费、维修费、化学药剂、催化剂等对于在运行的装置来说，其中人工、设备折旧费、催化剂、化学药剂、氮气、风等基本固定不变。表1．2为2015年3月份制氢装置除去以上固定不变费用的成本比

3、例组成。表1．1制氢装置成本组成l项目原料(干气和天然’e)燃料气电蒸汽其他总计l比例／％81．48．92．51．45．81002制氢装置成本分析由表1．1可以看出，氢气的成本构成中，原料气占81．4％，燃料气占8．9％，两者共占氢气成本的90．3％。其余为电耗占2．5％，蒸汽占1．4％，除盐水和除氧水占约l％，其他约占4．8％。2．1原料的影响2．1．1原料价格的影响本装置的原料主要为蜡油加氢干气、催柴干气、直柴千气以及重整干气，原料不足时以石脑油为补充原料。由于石脑油价格较贵，且石脑油主要作为重整原料，目前制氢装置补充原料主要为天然气。由表1．1可以看出，在制氢的成

4、本构成中，原料占总成本的81．4％。因此，原料的价格以及原料消耗对制氢的成本影响很大。当原料价格从3200元／吨到3836元／吨，吨利润从一1019元降低到一1655元，原料价格每降低100元，吨利润降低100元。因此，采用价格低廉的原料对降低制氢成本具有很大作用。目前制氢主要以蜡油加氢、催柴加氢、直柴加氢干气以及重整干气为原料，不足时补以天然气。目前制氢装置所用加氢干气以及天然气的价格均为3836元／吨，价格较高。而原料的价格受原油价格以及天然气价格的影响，这个我们没法选择，因此只能通过优化操作降低原料的消耗来降低氢气成本。2．1．2原料消耗的影响原料的消耗主要用产氢

5、率来表示，是指消耗单位原料量生产氢气量，其主要与原料组成以及装置的操作条件有关。本装置所用加氢干气以及天然气的组成如表3．1所示。表2．1天然气与加氢干气的组成％(V)理论产氢项I

6、H2CH。C：H．C，H。C。H。C。及以上蛊天然气O．0395．470．140．ol48．85加氢r气70．1811．157．175．273．040．7444．01由表2．1可以看出，加氢干气的理论产氢率在44．1％，天然气的理论产氢率为48．85％，即生产同等的氢气，消耗的天然气量小于加氢干气量。而加氢干气的价格和天然气的相同，因此采用天然气作为制氢的原料，其氢气成本低于以加氢干气为原料

7、。3操作条件对原料消耗的影响混合原料通过蒸汽转化、中温变换、PSA变压吸附，将原料和水中的氢原子转化为产品氢气。图3．1为六月份装置实际产氢率与理论产氢率的对比图。∥，b——呵，—Z=图3。1实际产氢率与理论产氢率对比图由图3．1可以看出，实际产氢率比理论产氢率低20％左右。在原料不变的情况下，产氢率主要与转化炉转化率、中温变化变换率以及PSA氢气回收率有关。通过优化操作提高转化炉转化率、中温变化变换率以及PSA氢气回收率可以提高原料的产氢率3．1转化炉操作条件对转化率的影响评价转化炉运行效率的指标为转化率，提高转化炉出口温度是提高转化率最有效的措施”‘。图3．2为六月

8、份转化炉的转194I化工虿理2016年5月化率与出13甲烷含鼍的关系。⋯⋯转化率与出口甲烷含量的关系90．00％转85oo％化8000％塞7500％7000％6015695,1248546243243_835833．8308263202171㈦⋯ftl,’itf‘图3．2转化率与出口甲烷含量的关系由图3．2可以看出，转化率随着转化炉出口CH。含量的减少逐渐增大。转化气中的CH。在PSA变压吸附中除去进入解析气中作为转化炉的燃料。因此转化气中的甲烷含量不能过低，否则会增加燃料气的消耗反而增加氢气成本。在保证一定转化率的条件下控制转化气中的C